[发明专利]一种有监督无接触的机械臂示教方法

说明书

一种有监督无接触的机械臂示教方法，属于机器人示教技术。该方法从机械臂末端工具到达起点位置开始执行机械臂接触操作示教任务，根据示教者的观察来决策机械臂末端工具的运动方向，并同时观察机械臂末端六维力/力矩传感器的力信号值。如果机械臂末端工具和被操作物体之间的位姿差与期望位姿差存在不同，则调整机械臂末端工具的位姿。调整过程中，如果接触力过大超过机械臂或者物体的承受能力，则需要调整机械臂的末端位姿朝脱离接触的方向运动。否则，则继续调整机械臂末端工具的位姿。当示教者判断机械臂末端工具和被操作物体之间的位姿差与期望位姿差相同时，通过继续调整机械臂末端工具的位姿和力传感器的数据来判断示教任务是否结束。

技术领域

本发明属于机器人示教技术领域，尤其涉及一种有监督无接触的机械臂示教方法。

背景技术

机器人在执行一些任务的时候需要学习从输入状态到输出动作的映射。机器人示教技术就是将示教者执行的期望的机器人行为的状态-动作对记录下来，并利用这些数据来生成出复现示教行为的策略。机器人示教技术通常分成两个阶段：采集样本和根据样本获得策略。采集样本的方法以拖动机械臂采集轨迹或从人臂的运动映射到机械臂最为常见。但是这样的方法不仅无法实现精细的操作，而且在人拖动机械臂的示教过程中，机械臂受到了人施加的额外环境力，无法完全模拟真实的应用场景。人臂映射到机械臂的示教过程缺乏足够的精确性。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前的人拖动机械臂的示教过程中，机械臂受到人施加的额外影响力，无法完全模拟真实的应用场景的问题，本发明提供一种有监督无接触的机械臂示教方法，保证示教过程免受人的作用力对机械臂动力学施加影响，并实现了机械臂的精细操作。本发明实现了示教过程与实际应用场景相同的机械臂环境，并能够用于精细的机器人操作任务。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种有监督无接触的机械臂示教方法，所述方法具体为：在执行机械臂接触操作的示教过程中，同时观察机械臂末端工具和被操作物体间的相对位姿差以及遥操作计算机显示的机械臂末端力/力矩传感器的力信号值，根据这两者来决定下一时刻的运动指令。

进一步地，根据机械臂末端工具与被操作物体之间的位姿差，作出运动决策，具体地，如果目标位姿差与当前位姿差不同，且遥操作计算机所示的接触力在机械臂可以承受的范围内，则根据判断来决策下一个运动决策的方向。

进一步地，时刻关注显示器显示的力信号，并判断接触力是否过大(接触力过大可能会引起机械臂的损坏)，如果接触力过大，则控制机械臂末端工具向着脱离接触的方向运动，直至接触力在机械臂可承受的范围内。

一种上述方法所使用的系统，所述系统包括机械臂，机器人控制器，遥操作计算机，显示器，六维力/力矩传感器，机械臂末端工具，被操作物体；

所述显示器、遥操作计算机、机器人控制器与机械臂依次连接，信号均双向传输；所述机械臂操作末端设置有六维力/力矩传感器和机械臂末端工具，所述机械臂末端工具与被操作物体形状相配合；所述六维力/力矩传感器实时采集机械臂末端工具的力数据，并反馈回遥操作计算机。

本发明相对于现有技术的有益效果为：

1、示教者在示教的过程中不与机械臂接触，仅进行监督和发指令的工作，不会有外界作用力对机械臂的动力学造成影响。

2、示教者肉眼观察机械臂末端工具与被操作物体之间的相对位姿，并可以由此进行实时示教决策。

3、示教者在示教过程中可以实时看到传感器的数据，为示教过程中的机械臂提供保护。

4、将机器人示教问题从简单运动示教拓展到接触操作的领域。

5、机械臂每次输出的运动位姿可以非常小，可应用于机械臂精细操作领域。

附图说明

图1为有监督无接触示教系统示意图；